NO346295B1 - Retroreflekterende kapsler og fremgangsmåte for produksjonsmetode - Google Patents

Description

RETROREFLEKTERENDE KAPSLER OG FREMGANGSMÅTE FOR

PRODUKSJONSMETODE

Oppfinnelse angår retroreflekterende kapsel og fremgangsmåte for produksjonsmetode.

Det er i ulike situasjoner det kan være til stor fordel om en gjenstand har en retroreflekterende overflate. Generelt så er retroreflekterende produkter ofte forbundet med sikkerhet for å unngå ulykker. Det finnes retroreflekterende produkter beregnet montert på større gjenstander, som for eksempel rekkverk, skilt, veimerking, kabel, slange etc, men en del av de tradisjonelle refleksprodukter har dårlig lysrefleksjon under vann.

Oppfinnelse på produkt retroreflekterende kapsler og fremgangsmåte for produksjon er å blande retroreflekterende kapsler inn i transparente materialer under ekstrudering, molding, sprøytestøping eller rotasjonstøping, i hovedsak med materialer som termoplast, herdeplast og gummi. Ved bruk av oppfinnelse oppnås det lysrefleksjon gjennom transparent materiale og tilbake til lyskilde, ved lyssetting eller ved tilfeldig lyssetting.

De transparente bindemidler er i hovedsak laget av materialer beregnet for ekstrudering, molding, sprøytestøping eller rotasjonstøping, som termoplast og gummi. Andre transparente materialer kan også brukes, som for eksempel lim, maling, epoxy og lakk etc.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Det kan være utfordringer med å få godt limfeste på tradisjonelle retroreflekterende produkter som skal festes med lim/tape til sluttprodukter. Dette kan være på grunn av hard bruk, kjemikalier som såpe, svingende temperaturer, miljø som over eller under vann, sjøvann, fasong eller størrelse på sluttprodukter som det ønskes reflekterende overflate på.

Flere patenter som fokuserer på denne utfordring viser til løsninger som prismer i ulike former, retroreflekterende partikler eller perler som er beskyttet tørt bak folier eller plassert tørt i lommer i bindemiddel. De fleste oppfinnelser har til felles samme utfordring når det oppstår skade/rift i bindemiddel/folie på selve refleksprodukt som resulterer i at en mister refleksjon. Retroreflekterende produkter er avhengige av en brytningsindeksfaktor. Om retroreflekterende prismer, partikler eller retroreflekterende perler kommer i kontakt med fuktighet/vann så mister de refleksjon.

Den nærmeste patent til denne patentsøknad som forsøker å løse lignende problem er GB1531480A «RETROREFLECTIVE ELEMENTS»

Det er beskrevet at retroreflekterende elementer 27, eller vegmerker 21-24, er laget av tredimensjonale elementer, slik som 47, 48, 50, 51 på fig. 3b, støpt inn i bindemiddel som harpiks, eller veimaling 46 slik at opptil 0,25 tommer av hver element stikker over veimaling, idet hvert av elementene har flater som er skråstilt til overflaten og er dekket med retroreflekterende materiale for å reflektere lys selv i innfallsvinkler større enn 45 grader. Glassperlene har en brytningsindeks mellom 2,0 og 2,9. En annen utforming av elementene kan ha en solid overflate med bindemiddel 102 belagt over med et retroreflekterende belegg 101. fig 11. De sterke elementene omfatter et klart bindemiddel tilsatt de sterke tredimensjonale elementene innbakt i bindemiddel. De solide elementene kan brukes til å lage vegmerker med eller uten luftlommer i bindemiddel.

Den andre nærmeste patent til denne patentsøknad som forsøker å løse lignende problem er publikasjon nr. WO96/00404 «Encapsulated retroreflective elements and method for making same». Der er oppfinnelse å kapsle inn retroreflekterende perler inn i et oksidbelegg for å opprettholde brytningsindeksfaktor. Det er beskrevet nye innkapslede retroreflekterende elementer i det vesentlige gjennomsiktig beskyttende oksydbelegg som forlenger holdbarhet, spesielt når de utsettes for vann, sjøvann eller etsende væsker. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også flytende beleggblandinger fremstilt med retroreflekterende elementer. Denne produksjonsmetode beskriver oppfinner selv som kostbar ved masseproduksjon.

Patent USA US6482519 «Coated microparticles, plastiv compositionas and methods». Denne beskriver fremgangsmåte av nye mikropartikler, som er glassperler fra 1μ til 20μ diameter, ved å belegge dem for å forbedre deres flyteevne og for å gjøre dem i stand til å bli fordelt i forutbestemte dybder i støpte produkter av plast-materialer. Det tynne mikropartikkel-belegget er frastøtende til hverandre og til plast-bindemateriale, som resulterer til en fordeling av mikropartikler opp under overflaten av plastlegeme, eller ved en forutbestemt dybde. En ulempe for denne oppfinnelse er at brytningsindeksfaktor svekke s/for svinner når det oppstår skade eller rift på overflate i materialet som skal beskytte de behandlede mikropartikler.

BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelse retroreflekterende kapsel består av retroreflekterende elementer som blir pakket/kapslet tørt inn i en transparent kapsel.

Når retroreflekterende kapsel blir masseprodusert gis det nye muligheter for industri og marked på nye og eksisterende produkter som produseres med ekstruder/moldningsprosess. Tradisjonelle og nye produkter får en unik tilleggsfunksjon som synlighet som kan redde liv, forhindre ulykker og være tidsog kostnadsbesparende. Når det blandes inn retroreflekterende kapsler inn i gummi/plast så gir det et solid og sterkt bindemiddel av transparent masse der hele sluttproduktet blir retroreflekterende. Tradisjonelle produkter som kan gjøres retroreflekterende er for eksempel skosåle, plasthåndtak, støtfangere for bil og lignende.

En oppnår også muligheter til å utvikle nye retroreflekterende sluttprodukt for krevende bruksområder som er under vann, for eksempel til sluttprodukt som retroreflekterende gummideksel/beslag for å synliggjøre stålstruktur til subsea oljeinstallasjoner med lys og videokamera fra undervannsfartøy.

En kan også belegge et transparent solid og sterkt ytre lag (kappe) innblandet med retroreflekterende kapsler på sluttprodukt, som gir sterk refleksjon tilbake til lyskilde. Det kan for eksempel brukes til vannslange eller strømkabel beregnet til bruk under vann.

Ved en eventuell skade/rift i selve transparent masse som er blandet med retroreflekterende kapsler, så påvirkes det minimalt tap av refleksjon. Retroreflekterende kapsler som er bak eventuelle rift/skade vil være uskadet og fortsatt reflektere tilbake til lyskilde. Dette er på grunn av at retroreflekterende kapsler ikke kommer i kontakt med vann/fuktighet, siden den omliggende transparente masse er støpt fast rundt hver enkelt retroreflekterende kapsel til en vanntett homogen masse under ekstruder eller moldingprosess.

Slitasje ved bruk av sluttprodukt vil antagelig over tid gjøre den transparente overflate noe matt. Dette vil redusere refleksjon noe. Om det skulle oppstå skade/rift der retroreflekterende materiale plast/gummi har fått matt overflate, så vil det ved skade/rift i overflate på sluttprodukt reflektere sterkere der den slitte flaten blir skrapet bort, og friskt materiale kommer frem. Dette med fordel for visuell kontroll av ytre skader med undervannsfartøy, som for eksempel for umbilical kabel med ytterkappe laget av retroreflekterende transparent masse.

Som nevnt tidligere, oppfinnelse retroreflekterende kapsel består av å pakke/kapsle inn flere retroreflekterende elementer, tørt inn i en kapsel. Retroreflekterende elementer 2 kan være perler, prismer, partikler eller lysreflekterende materiale. De retroreflekterende elementer er ikke større enn 6 mm og ikke mindre enn 0,030 mm.

Kapsel er laget av høytemperatur plastfolie 1 og blir til under spole-prosess når de retroreflekterende elementer blir pakket inn. Høytemperaturfolien blir kapselvegg som omslutter/pakker/kapsler inn de tørre retroreflekterende elementer. Mål på ferdig produsert kapsel kan ha minste diameter 0,5 mm og minste lengde på 1,0 mm. Største diameter 15,0 mm og største lengde 45,0 mm.

Den retroreflekterende kapsel 10 produseres til en form som en liten oval kule. Retroreflekterende kapsel kan produseres ved behov i en annen form, for eksempel firkantet, sylindrisk, trekantet osv. Som tidligere nevnt når retroreflekterende kapsler blandes inn i transparent gummi/plast til en homogen masse, så blir hver enkelt retroreflekterende kapsel støpt fast rundt mot omliggende transparente masse. Dette sikrer at alle retroreflekterende elementer holdes tørre. Dette er avgjørende for å beholde brytningsindeksfaktor for å få en lysrefleksjon fra de retroreflekterende perler. Materialvalget til høytemperaturfolie må være kompatibelt for temperatur og kjemisk mot valgte bindemidler og transparente masser. Tester viser at de retroreflekterende kapsler kan reflektere lys gjennom transparent masse med tykkelse på 35,0 mm uten merkbar tap av refleksjon, med forutsetning at den transparente masse er glassklar.

Produksjonsmetode 1, Fig. 5

En retroreflekterende kapsel 10 bygges opp av høytemperaturfolie 1 (Fig 1,2) med brettet kant i senter. Retroreflekterende elementer 2 plasseres/strøs via trakt i senter på folie. Folie brettes dobbelt før folie spinnes rundt konisk nål. Selve tvinningen blir til når samlespole 12 roteres rundt og tvinner folie, samtidig som folie 1 blir spolt på en samlespole 12. Tvinnet folie med retroreflekterende elementer 2 i senter ser nå ut som en tynn retroreflekterende tråd 13 (Fig. 3). Heretter beskrevet som tråd. Tråd varmebehandles for første gang. Første varmebehandling er for å låse, samt krympe folie rundt retroreflekterende perler i senter. Bredden på selve folie er med fordel ca 10,0-18,0 mm. Dess bredere folie-strimle har, jo flere lag får kapselvegg. Om kapsel skal brukes gjennom ekstruder så må det være minimum to lag med høytemperaturfolie som et isolasjonslag mot varme på utsiden av kapselvegg. Dette på grunn av refleksjon reduseres når retroreflekterende perler smelter fast i høytemperaturfolie på innside av kapselvegg. Med fordel lages fire lag høytemperturfolie i kapselvegg. Neste prosess er å kappe opp tråd. Tråd kappes til mindre sylindriske biter 5 med retroreflekterende elementer 2 i senter. Ved masseproduksjon samles tråder fra mange spoler til kuttemaskin, som kutter opp tråden til korte tråder med ca 1,2 mm lengde eller etter ønske. De oppkuttede biter 6 ser nå ut som små sylindere 6 med retroreflekterende elementer i senter, Fig. 3. Noe av retroreflekterende elementer 2 vil falle ut av kapsel i begge ender som resirkuleres til ny produksjon (Fig. 4). De sylindriske biter 5 varmebehandles for andre gang. Sylinder krymper ytterligere og de åpne ender lukkes/tettes. Sylinder blir til en tett kapsel 10. Når kapsel er ferdig avkjølt så er produksjonsprosess ferdig. Retroreflekterende kapsel 10 får en sylindrisk oval form med mål diameter ca 0,5 mm og lengde ca 1,0 mm.

Produksjonsmetode 2, Fig. 6

En retroreflekterende kapsel 10 bygges opp med å spinne høytemperatur transparent folie 1 rundt hul nål 11. Retroreflekterende elementer 2 strøs i senter av den dannet hule tråd 13 samtidig som folie 1 trekkes av nålen 11 mot en samlespole 12. Spunnet folie med retroreflekterende elementer 2 i senter ser nå ut som en tynn retroreflekterende tråd 13. Tråd varmebehandles for første gang. Etter første varmebehandling er tråd tilsvarende som produksjonsmetode 1. Produksjonsprosess videre er også lik produksjonsmetode 1.

Produksjonsmetode 3

En retroreflekterende kapsel 10 bygges opp med å spinne høytemperatur transparent folie 1 rundt hul nål 11. Retroreflekterende elementer strøs gjennom hul nål 11 samtidig som det trekkes gjennom høytemperaturtråd som er klebende limbelagt med retroreflekterende elementer 2. Spunnet folie 1 trekkes av nål til samlespole, med retroreflekterende perler og høytemperaturtråd i senter. Tråd varmebehandles for første gang. Etter første varmebehandling er tråd tilsvarende som produksjonsmetode 1. Produksjonsprosess videre er også lik produksjonsmetode 1.

Industrielt bruk av oppfinnelse retroreflekterende kapsel er flere, siden dette er et produkt som kan integreres i mange eksisterende produkter, som igjen får en ekstra funksjon når produkt har blitt retroreflekterende.

Oppfinnelse forklares med vedlagt tegninger.

FIG 1. Retroreflekterende perler strøs i senter av brett på folie

FIG 2. Produksjonsmetode nr 1 iflg patentkrav nr. 3

FIG 3. Tråden fra f.eks trommel kuttes opp i små biter 6, som ser ut som små sylindere med retroreflekterende perler i senter.

FIG 4. Tette kapsler etter andre varmebehandling

FIG 5. Produksjonsmetode nr 2 iflg patentkrav nr. 4

FIG 6. Produksjonsmetode nr 3 iflg patentkrav nr. 5

FIG 7. Snitt av folie ved produksjonsmetode 1, hvor 1,2,3,4 – antall lag folie.

FIG.8 Snitt av folie ved produksjonsmetode 2, hvor 1,2,3,4 – antall lag folie.

FIG.9 Snitt av folie ved produksjonsmetode 3, hvor 1,2,3,4 – antall lag folie, 5 – høytemperaturtråd.

Eksempel og produksjonsmetode på produkter laget med ekstruder/molding.

Eksempel 1

For å få retroreflekterende funksjon i f.eks. ytterkappe på kabel, blandes retroreflekterende kapsler i samme beholder som transparent granulat (beregnet for kabel), som videre blandes i ekstruder. Ekstruder mateskrue presser blanding rundt selve kabel som ved normal produksjonsprosess. Retroreflekterende kapsel er laget av høytemperaturfolie som må ha en høyere smeltetemperatur enn hva transparent granulatet har, med kvalitet beregnet for ytterkappe på kabel. Smeltetemperatur for transparent granulat varierer normalt mellom 100-200 °C. Temperatur på ekstruder kan normalt komme opp i temperatur på 350 °C. Ekstruder bygger opp trykk og retroreflekterende kapsler blir noe komprimert. Dette for å få ut rester av luft i den totale transparente blanding.

En kan også påføre/dyppe/strø reflekterende kapsler på heftende bindemiddel direkte på kabelkjerne før kabel går inn i ekstruder for å få smeltet på transparent ytterkappe, som ved normal produksjonsmetode. De ordinære eksisterende maskiner og utstyr kan brukes uten store omstillinger og kostnader.

Refleksjon fra ytterkappe på umbilicalkabler subsea kan sikre operasjoner med undervannsfartøy, samt være tidsbesparende. Sikt fra undervannsfartøy med kamera kan være helt ned til 1 m på grunn av sedimenter i sjø som virvles opp av propell til undervannsfartøy. Ofte brukes sonar på underfartøyet for å finne frem til ønsket sted.

Eksempel 2

Som tidligere nevnt kan også retroreflekterende gummideksel/beslag plasseres under vann på stålstrukturen til en oljeinstallasjon. Dette for å lettere finne frem til ønsket sted ved hjelp av undervannsfartøyets kamera og lys når operatør navigerer etter lysrefleksjoner fra retroreflekterende gummideksel/beslag.

Eksempel 3

Det er også mulig å bruke retroreflekterende kapsler på overflater til sluttprodukter der et bindemiddel hefter retroreflekterende kapsler fast i en transparent masse. Dette er ment for store flater, vegger, skilt eller vei der retroreflekterende kapsler heftes fast av et bindemiddelet som lim/epoxy/lakk/maling eller termoplast. Om bindemiddel ikke er helt transparent så minskes refleksjonsstyrke. Retroreflekterende kapsler trenger ikke å bakes/dekkes totalt inn og under av bindemiddel men kan også heftes fast på overflate ved å strø/blåse retroreflekterende kapsler mot bindemiddel. Retroreflekterende kapsler som ikke skal brukes gjennom høytemperatur produksjonsmetoder eller andre høytemperatur miljø, trenger ikke å være laget av høytemperatur folie.

Eksempel 4

Retroreflekterende kapsler kan også med fordel brukes for å visualisere og lysregistrere strømningsretning for flytende medier, beregnet for lukkede systemer for å ivareta natur og miljø.

Claims (5)

PATENTKRAV

1. Retroreflekterende kapsel (10), omfattende et beskyttende belegg og retroreflekterende elementer (2) fylt i senter av den retroreflekterende kapselen, k a r a k t e r i s e r t v e d at retroreflekterende elementer er pakket inn i det beskyttende belegget laget av transparent folie (1) eller transparent høytemperaturfolie (1).

2. Retroreflekterende kapsler ifølge krav 1, der de retroreflekterende kapslene (2) er pakket inn eller støpet inn i transparent bindemiddel (3) som epoxy eller lakk eller plast eller gummi eller termoplast etc.

3. Fremgangsmåte for å produsere retroreflekterende kapsler (10) k a r a k t e r i s e r t ved at retroreflekterende elementer (2) pakkes eller kapsles eller tvinnes tørt inn med transparent folie (1) eller transparent høytemperaturfolie (1) slik at det dannes en tråd (13) som varmebehandles deretter kappes i mindre sylindriske biter (6) og deretter varmebehandles bitene (6) på nytt.

4. Fremgangsmåte for å produsere retroreflekterende kapsler (10) ifølge krav 3 der en transparent folie (1) eller transparent høytemperaturfolie (1) spinnes rundt en konisk hul nål (11), slik at det dannes en tråd (13) og tørre retroreflekterende elementer (2) strøs i senter av den dannet hule tråden (13) samtidig som folien (1) trekkes av nålen (11) mot en samlespole (12) og tråden (13) som varmebehandles deretter kappes i mindre sylindriske biter (6) og deretter varmebehandles bitene (6) på nytt.

5. Fremgangsmåte for å produsere retroreflekterende kapsler (10) ifølge krav 3 der transparent folie (1) eller transparent høytemperaturfolie (1) spinnes rundt en konisk nål (11) samtidig som det trekkes en klebrig høytemperatur tråd gjennom en beholder fylt med tørre retroreflekterende elementer (2) og videre gjennom den konisk hule nålen (11) og inn i den hule tråden (13) som dannes der samlespolen trekker av tråden og videre blir tråden (13) varmebehandlet deretter kappet i mindre sylindriske biter (5) og deretter varmebehandles bitene (6) på nytt.